UG三维建模

UG三维建模（精选10篇）

UG三维建模 篇1

摘要：应用UG软件设计了一种新型钢筋捆扎机, 建立了该钢筋捆扎机零件三维实体模型和装配模型。介绍了钢筋捆扎机零件三维建模及虚拟装配的过程、方法和技术。该机型操作简单, 工作效率高, 可以替代人工, 降低了人力成本。

关键词：UG,钢筋捆扎机,三维建模

0 引言

我国有大量的建筑工程进行施工, 这也预示着钢筋工程任务增加, 钢筋捆扎工作繁重。目前还有相当一部分施工现场进行钢筋网的捆扎时采用人力手工完成。这就要求工人拥有较高的操作技巧, 需要工人长时间完成单一的动作, 并且在捆扎过程中很容易弄伤手指, 且工作效率较低、劳动时间较长。本文设计的钢筋捆扎机采用进丝双锥型齿轮的方案, 在不用更换零件的情况下, 使钢筋捆扎器适应各种捆扎丝;同时本机自由旋转钳口的设计使钢筋捆扎机的钳口在深入钢筋网中时不需要变换不同角度就可以完成操作, 大大提高工作效率。

UG是Siemens PLM Software公司出品的一款集计算机辅助设计、分析和制造为一体的三维参数化软件, 它可以轻松实现各种复杂实体和造型的构建, 己经成为机械行业三维设计的主流应用软件。本文在UG NX8.0 软件平台的基础上, 完成了新型钢筋捆扎机三维实体设计与装配。

1 钢筋捆扎机的三维实体建模

本文利用UG所提供的功能来贯彻我们的设计意图, 系统地设计钢筋捆扎机。

1.1 建立机械钳头的实体

机械钳头用于夹紧钢筋, 首先以XY平面作为基准平面, 绘制向外延伸的吐丝装置和进丝装置。在这一步中我们可以把两个装置同时在草图中绘制, 在吐丝和进丝草图中间分别画一条引导线尽量做到圆滑。在这一步注意把平面图放大利用自动判断尺寸命令, 对每个线段进行尺寸测量, 来保证零件的准确。绘制结果如图1 所示。

完成草图绘制后运用拉伸命令, 利用对称拉伸6 mm, 下一步用引导线端点作基准面画圆, 利用“沿引导线扫掠”命令沿着此引导线制作管道, 然后用布尔求差做出空心管道。完成此步之后用剖面图检查一下图样, 然后运用鼠标中键进行旋转, 观察图形的三维图的结果, 以防操作错误。

1.2 建立90°自由旋转机构实体

这个机构利用弹簧的伸缩来实行, 配合2 组环形的行程滑轨, 如图2 所示。运用球体命令绘制内部2 个球体。

1.3 夹紧和旋转机构的设计

旋转和夹紧机构利用复杂的齿轮结构和大扭力的电机来实现, 在绘制的过程中要逐层绘制。绘制齿轮时直接调用UG齿轮建模模块, 在绘制齿轮的过程中相互啮合的齿轮可以在同一个基准平面内绘制, 注意两轴之间的中心距。利用齿轮结构可以实现捆扎机的送丝和剪断, 齿轮的内角为110°, 经过多次求证可以实现最佳的绕丝效率, 如图3 所示。

然后绘制齿轮箱, 绘制草图, 拉伸, 再进行N边曲面修改。在齿轮箱后面绘制电机, 电机主轴与齿轮相连接。

1.4 锥齿轮卷丝装置的设计

该装置主要是在原有的圆锥锥台的基础上进行改进, 更换成两个相互啮合的圆锥沟槽锥台。这种结构可以适应各种粗细的捆扎丝, 同时拥有更多的接触面积, 提高工作效率。在2 个锥齿轮的端面分别装有2 个弹簧, 来增加锥齿轮的摩擦力。利用一对圆锥锥台相互摩擦, 为送丝机构提供动力, 且拥有2 个不同的齿轮齿径, 能提供2 种稳定的送丝速度, 如图4 所示。绕丝机构处在传动链的最后一环, 直接由电动机驱动, 使传动过程更加平稳。

2 虚拟装配

在建立所有零件的三维模型后, 再将零件装配起来。通过虚拟装配可以发现各个零件尺寸及配合关系是否正确。

在菜单栏中选择文件“新建”→“装配”进入装配界面, 再在装配栏中单击“添加组件”按钮, 添加所需组件。

首先把齿轮箱添加进去, 然后添加各个齿轮, 按照每个齿轮的位置对应放置, 选择齿轮轴添加“约束”→“接触对齐”方位→“自动判断中心/轴”, 然后选择轴的中心和齿轮箱轴孔的中心线进行“自动判断中心/轴”, 最后对其端面添加“首选接触”约束。使用同样的方法把其余的齿轮轴按照对应轴孔进行约束。

添加齿轮箱后挡板组件, 安装在齿轮箱尾端, 然后添加“同心”约束, 安装齿轮前挡板, 把挡板的轴孔与齿轮箱外壳进行“自动判断中心/轴”约束。

添加切刀组件和中心轴组件, 然后添加卡爪组件, 把卡爪上的孔与齿轮前挡板上的孔进行“自动判断中心/轴”约束, 结果如图5 所示。

添加外壳组件, 用外壳前端的孔与钳爪孔进行“自动判断中心/轴”约束和“首选接触”约束。然后添加开关组件, 添加电池组件、线圈组件, 完成整个捆扎机的装配, 如图6 所示。

对装配完成的钢筋捆扎机用干涉检查工具进行检查。对于干涉的地方进行参数化改进, 然后重新建立模型, 检查干涉情况。

3 结语

本文针对目前国内钢筋捆扎机存在的缺点, 用UG NX 8.0 三维设计软件研究设计了一种新型钢筋捆扎机。通过对钢筋捆扎机的拧紧机构、走丝机构、扎丝机构进行改进, 提高了捆扎机的工作效率和使用寿命。

参考文献

[1]汪宋良.一种智能型钢筋捆扎系统研究[J].微型机与应用, 2013 (8) :21-22.

[2]上官子昌.钢筋分项工程[M].武汉:华中科技大学出版社, 2011.

[3]高忠民.钢筋工[M].北京:金盾出版社, 2006.

[4]胡海峰.基于实体的有限元建模技术[J].机械, 2003 (5) :78-80.

[5]王进, 童占荣.“U-TIER”全自动钢筋捆扎机[J].建筑机械, 2004 (2) :43-44.

UG三维建模 篇2

录

第1章 前 言..................................................................................1

1.1 引言...................................................................................1 1.2任务分配..............................................................................1 第2章 减速器零部件三维造型设计.........................................2

2.1 引言...................................................................................2 2.2 箱盖建模.............................................................................3 2.3 箱底造型设计（略）.....................................................12 2.4 轴承端盖建模..................................................................13 第3章 生成工程图.....................................................................15 3.1 Ⅰ轴的工程图..................................................................15 3.2 装配图的工程图............................................................16 第4章 虚拟装配..........................................................................17 4.1 窥视孔盖虚拟装配.......................................................18 4.2 轴1虚拟装配..................................................................19 4.3 轴2虚拟装配................................................................19 4.4 轴3虚拟装配................................................................20 4.5 总装配图.........................................................................20 第5章 小 结................................................................................30 第6章 参考文献..........................................................................31

第1章 前 言

1.1 引言

UG NX是由Siemens PLM Sofewar发布的集CAD／CAM／CAE于一身的三维参数化设计软件。它致力于从概念设计到工程分析再到制造的整个产品开发过程，使产品的开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成；它是企业产品开发全过程的解决方案，涉及产品设计、仿真和制造中开发过程的全范围，包括产品概念设计、式样造型设计、结构细节设计、性能仿真、工装设计和数控加工；UG NX是一个全三维的双精度系统，它允许用户精确地描述几乎任一几何形状，通过组合这些形状，用户可以设计、分析产品并建立它们的工程图，一旦设计完成，制造应用允许用户选择描述零件的几何体，加入制造信息并自动生成刀具位置源文件（CLSF），用来驱动数控机床进行零件的加工（CNC）。

UG软件被当今世界领先的制造商用于从事概念设计、工业设计、详细的机械设计以及工程仿真和数字化制造等工作，广泛应用于航空、航天、汽车、船舶、通用机械、家用电器、医疗设备和电子工业以及其他高科技应用领域的机械设计等行业，它已成为世界上最优秀的公司广泛使用的系统之一。

UG NX 6.0软件具有多个功能强大的应用模块，主要包括CAD、CAM、CAE、注塑模、钣金件、管路应用产品、质量工程应用、逆向工程应用模块，其中每个功能模块都以Gateway环境为基础，它们之间既相互联系，又相对独立。每个模块都具有独立的功能，而且模块之间具有一定的关联性。因此用户可以根据工作的需要，将产品调入到不同的模块中进行设计或加工编程等操作。

1.2任务分配

第一天：布置设计任务，查阅资料，拟定方案，零部件造型设计； 第二天：零部件造型设计； 第三天：工程图生成；

第四天：虚拟装配、撰写说明书； 第五天：检查、答辩。

第2章 减速器零部件三维造型设计

2.1 引言

UG软件建模是基于特征的复合建模，是显示建模、参数化建模、基于约束的建模技术的选择性组合。

显示建模：显示建模的对象是相对于模型空间，而不是相对于彼此建立。对一个或多个对象所做的变化不影响其他对象。

参数化建模:将用于模型定义的尺寸参数和参数值随模型存储，参数变量可以彼此引用。从而建立模型的各个特征之间的关系。可以通过编辑参数变量改整个模型。

基于约束的建模:模型几何体的一组设计规则的定义，称之为约束。模型是通过约束或求解的。这些约束可以是尺寸约束或几何约束。

2.2 箱盖建模

1.拉伸创建草图。

2.完成草图并拉伸，布尔（无）。

3.拉伸创建草图。

4.完成草图并拉伸，布尔（求和）。

5.拉伸创建草图。

6.完成草图并拉伸，布尔（求和）。

7.创建凸台。

8.镜像凸台特征。

9.拉伸创建草图。

10.完成草图并拉伸，布尔（求和）。

11.创建三个简单孔直径分别为90，100，140。

12.修剪体，对其进行修剪。

13.拉伸创建草图，内壁厚为8。

14.拉伸形成空腔。

15.创建窥视孔，拉伸创建草图，尺寸如图。

16.完成草图进行拉伸。

17.创建矩形腔体。

18.创建沉头孔，沉头孔直径为

32、深度为2，孔直径为

18、深度贯通，布尔（求差）。

19.镜像螺栓孔，求和。

20.创建箱座箱盖连接螺栓孔，沉头孔直径为

19、深度为2，孔直径为

12、深度贯通并镜像。

21.定位销孔，创建锥孔，直径为8，锥角为1.15。

22.结构细化，创建边倒圆特征。

23.创建视孔盖螺纹孔，M8×1.25，并生成螺纹。

24.创建起盖螺纹孔，M8×1.25,并生成螺纹。

25.分别创建轴承该盖螺纹孔，M8×1.25、M10×1.5,并生成螺纹，并镜像。

26.箱盖造型设计整体图。

2.3 箱底造型设计（略）

箱底造型设计主要依附于箱盖，在箱体的基础之上结合机械设计课程设计的设计尺寸等相关要素，完成此零件的造型设计。

2.4 轴承端盖建模

1.创建闷盖，新建建模文件，回转体，进入草图界面，绘制草图。

2.完成草图，回转草图。

3.选择螺纹孔→绘制截面命令，确定孔的中心位置。

4.倒斜角，建立螺纹孔，并生成螺纹。

5.建立透盖，选择闷盖，创建简单孔，根据轴直径确定孔径。布尔（求差）

6.完成透盖并保存。

第3章 生成工程图

UG采用当前先进的复合建模技术，保证了工程图与装配图的相关性，使工程图随模型的改变而同步、自动地进行更新，从而通过直观友好的操作界面，方便、快捷地建立和管理符合标准的零件图和装配图，为工程和技术图纸的生成和管理提供了一个完全自动地工具。

3.1 Ⅰ轴的工程图

（见附录1：Ⅰ轴的工程图）

3.2 装配图的工程图

（见附录2：装配图的工程图）

第4章 虚拟装配

零件之间的装配关系就是零件之间的位置约束，也可以见零件组装成组件，然后再将多个组件装配成总装配件。

根据装配的模型和零件模型的引用关系，UG软件有3种创建装配体的方法，即从顶向下装配、从底向上装配和混合装配。

自顶向下装配：如果装配模型中的组件存在关联，可以基于一个组件创建一个组件，即首先完成装配级的装配模型，然后再根据装配级模型创建其子装配件。也可以首先完成顶层装配模型文件，然后在装配体中创建零部件模型，再将其中的子装配体另外存储。

从底向上装配：先创建零件模型，再组合成子装配模型，最后由子装配模型生成总装配件的装配方法。

混合装配：混合装配是将自顶向下装配和从底向上装配结合在一起的装配方法，这将增加装配设计的功能。例如，用户开始用从底向上的装配方法，然后为了设计的顺利进行改用自顶向下装配的方法，这两种方法之间互相转换。

4.1 窥视孔盖虚拟装配

1．以窥视孔盖为基本工作面。

2.添加组件透气螺塞，设置为通过约束。

3.采用同心约束，安装透气螺塞。

4.完成窥视孔盖装配图，保存。

4.2 轴1虚拟装配

以零件齿轮轴为基本工作件置于绝对原点。采用同心约束在齿轮轴安装挡油环及轴承。采用接触在轴上安装键。完成轴1装配图，保存该装配图。

4.3 轴2虚拟装配

以轴2为基本工作件，置于绝对原点。采用接触约束在轴上安装轴上的两个键。采用同心、接触约束安装两个齿轮。采用同心约束安装挡油环及轴承。完成轴2装配图，保存。

4.4 轴3虚拟装配

以轴3为基本工作件，置于绝对原点。采用接触约束在轴上安装轴上的键。采用同心、接触约束安装低速级大齿轮。采用同心约束安装挡油环及轴承。完成轴3装配图并保存。

4.5 总装配图

1.箱体为基本工作件。

2.安装油塞调整垫圈。

进入已经创建的装配环境，单击开

命令在添加组建对话框中选择打命令，所要装配的组建名：zhiquan（纸圈）。

进行如图设置并单击“应用”。

选择索要约束的对象。

3.安装油塞。

参照纸圈安装，打开yousai（油塞）组建，同心约束。

4.安装油标尺。

参照纸圈安装，打开youbiaochi（油标尺）组建，同心约束。

5.安装调整垫片。

参照纸圈安装，打开dianquan（垫圈）组建，同心约束。

6.安装轴承端盖。

参照纸圈安装，打开gai（盖）组建，同心约束。

7.通过同心及接触约束装配低速轴。

参照纸圈安装，打开3zhouzhuangpei（3轴装配）组建，同心及接触约束。

8.通过同心及接触约束装配中间轴。

参照纸圈安装，打开2zhouzhuangpei（2轴装配）组建，同心及接触约束。

9.通过同心及接触约束装配高速轴。

参照纸圈安装，打开chilunzhouzhuangpei（齿轮轴装配）组建，同心及接触约束。

10.装配箱盖，通过接触及同心约束将其定位。

参照纸圈安装，打开xianggai（箱盖）组建，同心及接触约束。

11.安装窥视孔垫片及窥视孔盖。

参照纸圈安装，打开shikongdianquan（视孔垫圈）组建，同心约束。

12.安装轴承旁连接螺栓。

参照纸圈安装，打开M16-145（螺栓）组建，同心约束。

安装垫圈。

再安装螺母。

13.安装箱底箱盖连接螺栓。

参照纸圈安装，打开M10luoshuan（螺栓）组建，同心约束。

安装垫圈。

再安装螺母。

14.安装起盖螺钉。

参照纸圈安装，打开M8-15（螺栓）组建，同心约束。

15.安装轴承盖螺钉。

参照纸圈安装，打开M8qigailuoshuan（螺栓）组建，同心约束。

16.通过镜像装配安装好两边的螺钉。

17.安装透视孔螺钉。

18.完成总装配图，并保存。

第5章 小 结

为期一周的UG课程设计主要是针对几种常见的零件的绘制，进一步掌握UG的应用，增强动手操作的能力。我学到了很多东西，也认识了自己的很多不足，感觉受益匪浅！

刚开始时面对时，感觉有大量的图要完成而不知道从何处落手，以前上课的时候是一步一步，一个一个的命令的学，课后的练习与前面学到的知识的连贯性不大，开始绘图时感觉很多知识有些陌生。

在运用UG 6.0的过程中我学会了很多东西，通过不断的制图过程中，我的画图速度明显提高了，并且这次的课程高计给我教训最深刻的就是做事一定要严谨，不能有丝毫的马虎。在画箱盖的过程中我不小心一个尺寸弄错了，到装配时装不上去才发现，导致又得返工重新调整整个箱盖。所以深刻的理解到在作图时必须要很细心，步步为营，做到精确。与此同时，也感觉到UG绘图的便捷，其在设计过程中基本是以参数化定义所有的线条，在你完成某一零件后，发现某一部件需要修改，只要对一些参数进行修改即可。另外，在绘图过程中出现颇多的错误，向同学请教后，慢慢的熟悉了某些技巧。这锻炼了我们请教的勇气和团体合作的能力。

这就是我在此次课程设计中的心得体会，及时总结，发现问题，弥补不足，才能有今后的提高，让我们有信心在未来的学习工作中更出色的完成任务。

最后，感谢老师平时的认真授业解惑，才能让我在这次课程设计中不至于太过急躁，才能有序的进行每一个步骤，谢谢您！

第6章 参考文献

UG三维数控加工仿真 篇3

【关键字】UG；五轴数控加工；加工仿真

现阶段，使用的五轴数控仿真系统通常只有二维动画仿真，且整个仿真系统的几何功能有所限制，加工零件和机床模型必须借助其他CAD软件才能建模，整个模型的仿真精度不高。基于UG软件创建五軸数控机床仿真模型，能够准确读出数控代码，并为机床的各个部件实施三维仿真，同时对零件加工环节机床各部件之间的干涉进行检查，为合理修改刀具轨迹提供可靠依据，避免因文件格式转化导致仿真精度降低的情况。

创建三维仿真系统的步骤

（一）仿真系统工作流程

三维仿真环境是基于计算机虚拟系统中，以不消耗能源和资源真实加工系统的映射，虚拟环境的操作应于实际加工系统所具备的功能相互一致。五坐标数控机床建立的仿真系统具体流程如图1.五坐标联动机床进行加工的零件极为管饭干，可以综合考虑工件、道具等物品的外形、参数的变化，通过装配的形式把制作的CAD模型加入仿真系统内，从而提升仿真系统的灵活性。用户依照实际加工操作基于UG环境下创建刀具、工件等模型，进一步方便对这些模型的尺寸进行修改，在仿真系统的操作直视下，用户只要挑选最佳的部件和位置，

就能把工件、夹具等模型装配至仿真系统的模板文件内。

Y

N

N

Y

N

图1 仿真系统程序具体流程图

初始化仿真环境

建立合理的仿真模型之后，应对UG环境展开初始化操作，随之进入运动分析模块。为了方便在仿真系统内合理控制机床的各个运动部件，在开展仿真操作前要对机床模型中的几何体实施遍历，随后获得相关几何体的指针。

解释NC代码语义

基于NC代码对整个机床加工环节进行仿真操作，必须准确解释机床NC代表的意义，把代码指令进行转化，从而得到机床不同轴的联动运动。机床NC代码是由大量繁乱的机床运动指令组成，每次读取的代码都必须进行语义解释，从而把NC代码内有用的控制命令和数据转换为机床各个轴的位移。

基于三维造型仿真加工过程

使用三维实体造型的办法，能在仿真环境内更改不同的视角并无需重新进行计算，准确表示刀具与工件之间的几何关系和位置。把NC代码予以转化成各个轴的位移，并对其运动情况实施仿真操作。在三维造型中把动画一帧帧的展示出来，并保存到UG后台数据库内。经过存储的仿真动画能够反复回放，可以根据各行的NC代码依次显示，实际显示时可以进行放大、缩小及变换视角等操作。基于三维造型对整个加工环节进行仿真操作，能够准确展现出空间内实体之间的位置关系，三维效果非常好。

干涉检查仿真过程

对仿真过程进行干涉和检查操作，主要是对加工操作中刀具、夹具、刀柄与工件之间进行干涉。因整个仿真过程采用三维实体造型的模式，因此干涉检查就是对机床模型运动时是否相交进行判断。采用模型的几何体指针，对加工环节内可能出现的干涉部件其位置关系展开检查计算。如果运动部件遭到干涉，创建干涉产生的实体，并通过UG系统获取干涉部位的深度、体积等相关信息，并输出形成干涉效果的NC代码，为合理修改刀具轨迹提供可靠依据。

五坐标机床仿真系统实现

文中以五坐标联动机床为研究对象，为该机床建立仿真模型，同时为三元叶轮的铣削加工环节实施仿真操作。整体式三元叶轮形状非常复杂，具有大量的约束条件，因此加工难度较大，这是五轴数控加工操作中独具代表性的零件。根据数控机床具体的传动尺寸，基于UG环境创建仿真模型，对机床各个轴的运动方向及副作性质进行设定，同时把建立的模型存储为模板文件。五坐标联动机床的运动轴是由2个转动轴，和三个移动轴组合而成。根据实际机床部件的具体尺寸，使用UG/Modeling模块为机床部件创建各自的实体模型，随后使用UG/Assemblies模块把不同部件进行装配操作，从而形成完整的实体模型。在UG/Motion运动分析模块挑选工作台等机床部件定义成连杆，移动副由机床的X、Y、Z轴定义，B、C轴表示转动副，根据设定的机床传动轴运动方向进行操作，同时设定运动副其驱动方式是Articulation。对仿真完成的机床模型进行保存，就能加载各类工件、刀具及夹具，如此采用同个机床对各类工件进行加工时，不需要反复创建仿真模型。通过UF_UI_FILENAME函数弹出的对话框，挑选应该装配的部件，同时输入待装部件的位置，采用UF_ASSEM_assembly函数对部件进行装配，并把部件实体指针设置为运动副。若装配部件有必须隐藏的地方，可通过UG中Blank命令对其进行隐藏操作。

【结束语】：总之，基于UG建立的数控加工仿真模型，可以对整个加工过程机床干涉情况进行检查，为合理修改刀位提供有效依据，提升整个数据加工的工作效率，具有优良的实用性。

【参考文献】

[1] 范蓉.整体叶轮曲面造型及数控加工仿真研究[J].中国机械，2013，（6）：102-103.

[2] 章芳芳.基于Vericut的车削中心仿真系统研究[J].科技视界，2013，（28）：180-180.

[3] 丁刚强.整体叶轮五轴数控加工技术的研究[J].制造技术与机床，2013，（4）：100-103.

[4] 杜丽，张信，赵爽宇等.S 形检测试件五轴联动数控加工方法研究[J].中国机械工程，2014，（21）：2907-2911.

UG三维建模 篇4

关键词：汽车传动轴,UG,三维建模,运动仿真

引言

汽车是最普通的代步、运输工具, 许多国家均将汽车工业作为其重要的支柱产业。而其关键部件之一的传动轴更是引起汽车行业的重视。由于车辆技术的进步和车辆密度的加大, 对传动轴的性能要求也越来越高, 因此传动轴技术需要得到飞速的发展。它作为汽车的重要组成部分, 其性能的好坏在很大程度上对汽车的燃油经济性、加速时间、动力性及成本等方面造成影响。此外, 在常见的汽车故障中, 很多的故障来自于传动轴。因此, 如何研究设计出高性能的传动轴, 是我们亟需解决的问题。而UG是集CAD/CAM/CAE功能于一体的软件集成系统, 该软件以其卓越的性能而广泛地应用于航空、航天、造船、汽车等需要产品设计开发的领域, 可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。其特有的模块功能建模技术更是推动企业竞争力和生产力的提高。UG软件在三维实体模型的创造和编辑、曲线与草图绘制、三维模型输出二维工程图和进行部件装配方面有独特的功效, 特别适用于复杂的模具设计、自由曲面、高级装配、机构和有限元分析等方面, 是目前设计师和艺师最理想、最易集成的工作平台。

1 传动轴的三维建模

UG建模技术是一种基于特征和约束的建模技术, 具有交互建立和编辑复杂实体模型的能力。UG建模充分发挥了传统的实体、表面、线框造型优势, 能够很方便地建立二维和三维线框模型及扫描、旋转实体, 并可以进布尔操作和参数化编辑。在UG中建立的三维模型, 可直接被引用到UG的二维工程图、装配、加工、机构分析和有限元分析中, 并保持关联性。因此, 使用UG对汽车传动轴的各个部件进行建模是很方便快捷的, 同时可以很好的了解到传动轴的构造和其各个部件之间的连接关系。

1.1 零件的三维建模

本文研究的传动轴是由轴管、伸缩套和万向节组成。而通过UG建模的零件有万向节叉、十字轴、万向节叉滑动叉等。各主要零件建模成型图如下所示图1至图4所示。主要使用了拉伸、旋转、布尔运算、边倒圆、孔、混合扫描等特征。

1.2 传动轴的装配

零件建模完成后, 在UG系统下打开文件, 在菜单栏选项【文件】/【新建】打开对话框, 选择新建类型为【模型】, 子类型为【装配】进入模型装配环境, 在此环境中添加相应约束, 主要使用的命令有匹配、对齐等, 装配过程不再详述。其中图5所示为添加相应约束后十字轴和节叉的装配;分别添加轴套, 轴叉, 万向节等, 进行常规约束, 得到如下图6所示。通过各种约束和添加完所有组件后, 即可得到装配完整的汽车传动轴如图7所示。

2 传动轴的运动仿真

在传动轴的设计制造过程中引进仿真技术可以大大缩短传动轴的研发周期、降低机床的研发成本、提高传动轴的可靠性。

2.1 仿真目的及其过程

运动仿真的目的:

(1) 创建各种运动副、传动机构、施加载荷等;

(2) 进行机构的干涉分析、距离、角度测量等;

(3) 追踪部件的运动轨迹;

(4) 输出部件的速度、加速度, 位移和力等图标。

打开上面的装配文件, 点击【开始】选择命令进入运动仿真模块。在此环境中通过设置仿真环境, 为机构指定连杆, 并为主要连杆设置驱动, 添加运动副, 添加运算器之后, 开始仿真。最后获取运动分析结果。

其中利用UG/Modeling的功能建立了一个三维实体模型后, 并不能直接将各个部件按一定的连接关系连接起来, 必须给各个部件赋予一定的运动学特性, 即让其成为一个可以与别的有着相同的特性的部件之间相连接的连杆构件 (Link) 。为了组成一个能运动的机构, 必须把两个相邻构件 (包括机架、原动件、从动件) 以一定方式联接起来, 这种联接必须是可动连接, 而不能是无相对运动的固接 (如焊接或铆接) , 凡是使两个构件接触而又保持某些相对运动的可动连接即称为运动副。

在UG/Motion中两个部件被赋予了连杆特性后, 就可以用运动副 (Joint) 相联接, 组成运动机构。连杆就是最基本的运动单元, 做运动仿真的时候, 必须先指定连杆, 然后由连杆之间的关系, 可以组成各种运动副。由此, 仿真环境设置好后, 首先要做的就是定义连杆了。点击【连杆】命令, 如图8。依次创建连杆, 选择各个部件, 自动生成名称L001、L002等。

本文需要用到最常用的旋转副和万向节运动。依次选择连杆, 选择点和方向, 然后点击【驾驶员】选项, 可以给运动副设置驱动类型, 此处选择恒定驱动, 给出速度既可给整个系统赋予动力。如图9, 图10所示。

当连杆和运动副都设置完成了后, 选择【解算方案】开始解算, 如果运动副设置完好的话再运动导航器就会生成Solution的文件。

2.2 仿真效果及其动画

上面都设置好了后点击【求解】, 【动画】图标会被点亮, 点击即可进入动画对话框, 如下图11所示。点击播放按钮可以是模型按照上面设置的的运动副和驱动进行运动仿真。运动状态如下图12, 图13所示, 基本得到了汽车传动轴的实际运动状态。

2.3 位移图表的输出

上述运动仿真完成以后, 点击 【生成图表】命令, 再点击部件, 即可生成位移时间图表, 如图14所示。此处选择的是位移-时间图, 相应的还可以根据需要选择速度, 加速度, 力等的图表。通过此表可判断相应的运动学特性以做参考。

3 结束语

利用UG软件建立汽车传动轴的参数化模型, 然后进行装配、仿真和运动学分析, 从而清晰地了解其运动过程中主要构件的力学特性, 仿真得到的数据表明本文能比较真实反映传动轴的工作状态, 说明所建立的模型基本正确, 同时进行动力学仿真及分析能即使反映出设计中的不合理因素, 减少设计费用和周期, 仿真结果将为今后进一步完善产品设计提供理论依据。

参考文献

[1]濮良贵.机械设计 (第八版) [M].高等教育出版社, 2006, 08.

[2]罗春阳.UG NX 4.0基础培训标准教程[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2010, 06.

[3]卫兵工作室.UG NX4中文版数控编程入门视频教程[M].北京:清华大学出版, 2007, 10.

[4]王隆太等.机械CAD/CAM技术[M].北京:机械工业出版社, 2010, 02.

UG钣金建模与出图心得 篇5

1.在建模环境下草绘，然后拉伸（一定要拉伸为片体），同时圆角即折弯半径一定要一致；

2.对片体进行加厚（根据需要）；

3.在钣金环境下将其转换为片体，然后展平实体；

4.在建模环境下抽取体（抽取展平的实体）。

零件建好后，使用抽取命令，将零件整个实体抽取出来，这时就有两个相同的零件了，隐藏其中的一个，对剩下的零件进行展开命令，这时就有两个不同的零件了，剩下的工作就是画图了。

UG三维建模 篇6

关键词：三维建模,圆锥齿轮,背锥,表达式

圆锥齿轮是传递两相交轴之间运动和动力的重要基础零部件, 广泛应用于飞机、汽车、拖拉机、纺织、食品等行业。圆锥齿轮的轮齿分布在圆锥面上, 轮齿由齿轮的大端到小端逐渐缩小, 所以齿轮两端尺寸的大小是不同的, 为了计算和测量的方便, 通常取其大端的参数为标准值。圆锥齿轮的齿廓曲线为球面渐开线, 但是由于球面无法展开成为平面, 通常采用背锥作为辅助圆锥, 背锥上的齿廓应为渐开线。将背锥展成的扇形齿轮的缺口补满, 可获得圆锥齿轮的当量齿轮。当量齿轮的齿形与圆锥齿轮在背锥的齿形是一致的。本文相关参量的计算均建立在背锥展成平面的当量齿轮上进行。

一、圆锥齿轮齿槽截面图形的创建

1. 创建当量齿轮渐开线参数表达式。

本文中齿轮的基本参数为:齿数Z=48、模数m=3mm、齿高系数ha*=1、齿顶隙系数c*=0.2、压力角alpha=20°、传动比i=1/2。 (1) 启动UG软件, 在菜单栏中选择【文件】→【新建】, 出现新部件对话框, 输入文件名“yuanzhuichilun”, 单位为毫米, 单击“ok”。在UG开发环境中, 选择【应用】→【建模】, 进入建模功能模块, 利用【工具】→【表达式】功能, 创建如下的圆锥齿轮参数表达式:模数m=3;齿数Z=48;分度圆直径d=m*z;分度圆锥角delta=arctan (1/2) ;当量齿数Zv=Z/cos (delta) ;当量分度圆直径dv=Zv*m;当量齿顶圆直径dav=dv+2*m;当量齿根圆直径dfv=dv-2.4*m;当量基圆直径dbv=dv*cos (20) ;锥距R=d/2/sin (delta) ;齿顶高ha=m;齿根高hf=1.2*m;齿顶角thetaa=arctan (ha/R) ;齿根角thetaf=arctan (hf/R) ;齿顶圆锥角deltaa=delta+thetaa;齿根角deltaf=delta-thetaf;齿宽B=50。其中:分度圆锥角delta、齿顶角thetaa、齿根角thetaf、齿顶圆锥角deltaa和齿根圆锥角deltaf的单位为角度;齿数Z、当量齿数Zv无单位 (恒定) ;分度圆直径d、当量分度圆直径dv、当量齿顶圆直径dav、当量齿根圆直径dfv、当量基圆直径dbv、齿顶高ha、齿根高hf、锥距R和齿宽B等的单位均为长度。 (2) 取渐开线的展角t作为系统变量, 由于系统变量t的变化范围只能在0到1之间, 生成的渐开线太短, 不能满足设计要求。因此, 取中间变量t1=90*t, 则渐开线的直角坐标方程的表达式为:

2. 创建圆锥齿轮大端齿槽截面图形。

(1) 选择【曲线】→【规律曲线】, 出现规律曲线对话框, 选择“根据公式”, 以t作为系统变量, xt、yt、zt分别作为x、y、z的函数表达式, 在XC-YC平面生成一条当量齿轮齿廓渐开线。 (2) 选择【曲线】→【基本曲线】, 根据当量齿轮齿顶圆直径dav, 当量齿轮齿根圆直径dfv和当量齿轮分度圆直径d, 绘制当量齿轮的齿顶圆、齿根圆和分度圆。然后再绘制一条连接坐标原点至渐开线与当量分度圆交点的直线, 记为直线1。 (3) 利用【编辑】→【变换】中的【绕点旋转】功能, 将直线1绕坐标原点旋转“-360/Z/4”度, 旋转复制出直线2。再以旋转复制后的直线2作为镜像轴, 将渐开线作镜像复制操作, 得到另一条渐开线。 (4) 利用【编辑曲线】→【修剪】功能, 修剪渐开线、齿顶圆和齿根圆, 得到齿槽截面图, 修剪后的齿槽截面图形如图1。

3. 创建圆锥齿轮小端齿槽截面图形。

(1) 利用【编辑】→【变换】中的【平移】功能, 将齿槽截面图形和直线2作平移复制操作, 并设置XC、YC方向的【增量】为“0”, ZC方向的【增量】为“B”。则在平行于XC-YC平面, 高度为“B”的平面上得到与大端一样的齿槽截面图形和直线3。 (2) 利用【编辑】→【变换】中的【比例】功能, 将平移复制得到的齿槽截面图形作【比例】操作, 选取平移复制后的直线3在其齿槽截面图形内的端点为比例缩放中心点, 并设置XC、YC方向的比例为“ (R-B) /R”, ZC方向的比例为“1”, 移动后生成小端齿槽截面图形, 如图2。

(3) 利用【曲线】→【直线】功能, 绘制一条连接直线2和直线3在齿槽截面图形内端点的直线, 记为直线4。

二、实体建模

1. 创建齿坯。

(1) 利用【WCS】→【旋转】功能, 选择【+YC轴:ZC→XC】单选项, 并设置【角度】为“delta”, 将ZC轴绕YC轴旋转一个分度圆锥角。 (2) 利用【设计特征】→【圆锥】中的【底部直径, 高度和半角】功能, 设置【底部直径】、【高度】和【半角】分别为“dav*cos (delta) ”、“B*cos (delta) ”和“deltaa”, 并设置圆锥体底面中心的放置点坐标为 (0, 0, dav/2*sin (delta) ) , 确定后生成齿顶圆锥。 (3) 利用【设计特征】→【拉伸】功能, 选取圆锥体大端棱边作为拉伸对象, 并设置拉伸距离为“5”, 【拔模角】为“90-delta”, 并与齿顶圆锥体求和, 生成背锥。再选取圆锥体小端棱边作为拉伸对象, 设置拉伸距离为“5”, 【拔模角】为“90-delta”, 与齿顶圆锥体求差后切出小端锥体。 (4) 利用【设计特征】→【凸台】功能, 选取背锥端面为凸台的放置面, 设置【直径】和【高度】分别为“50”和“10”, 确定后生成轮毂。创建的齿坯如图3。

2. 创建齿槽。

(1) 利用【曲面】→【扫掠】功能, 依次选取大端齿槽截面图形和小端齿槽截面图形作为截面线串, 确认后再选取直线4作为引导线串, 布尔操作方式选择【创建】, 创建一个齿槽扫掠体模型。 (2) 利用【联合复制】→【抽取】功能, 选取齿槽扫掠体作为抽取的“体”, 并将扫掠体设置为【隐藏】, 确定后生成齿槽抽取实体。 (3) 利用【联合体】→【求差】功能, 选取齿坯作为目标体, 齿槽抽取实体作为工具体, 确定后生成单个齿槽, 如图4所示。 (4) 利用【关联复制】→【实例】中的【圆周阵列】功能, 选取齿槽为圆周阵列操作对象, 并设置【数字】和【角度】分别为“z”和“360/z”, 确定后生成圆锥齿轮的齿槽, 如图5。

3. 创建花键。

(1) 利用【设计特征】→【孔】功能, 创建【直径】为“28”的通孔。 (2) 利用【设计特征】→【拉伸】功能, 先在轮毂端面绘制半径分别为“R16”和“R14”, 宽度为“6”, 并于YC轴对称的草图。再对草图拉伸求差, 创建单个键槽。 (3) 利用【关联复制】→【实例】中的【圆周阵列】功能, 将键槽做个数为“8”的圆周阵列, 生成花键, 圆锥齿轮模型如图6。

三、结论

(1) 利用表达式、规律曲线功能, 在背锥展开平面上创建的渐开线齿形是完全精确的。

(2) 利用平移变换、比例变换功能, 获得的小端齿廓与实际齿廓一致。

(3) 应用本文的设计方法所创建的渐开线齿轮模型与机械设计及机械加工的实际齿轮零件完全相同, 可以运用该模型

进行齿轮啮合的装配建模, 摸拟仿真、载荷分析及虚拟现实等工作, 为齿轮CAD/CAE/CAM集成做好前期的准备工作。

参考文献

[1]孙桓, 陈作模.机械原理 (第六版) [M].北京:高等教育出版社, 1996.

[2]姜永武.UG典型案例造型设计[M].北京:电子工业出版社, 2009.

[3]濮良贵, 纪名刚.机械设计 (第七版) [M].北京:高等教育出版社, 2001.

[4]赵彩虹, 卢章平.基于UG平台的直齿圆锥齿轮的三维精确建模[J].农机化研究, 2005.

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[6]陈修龙等.圆锥齿轮实体参数化造型系统的开发[J].机械设计, 2002.

UG三维建模 篇7

受大庆瑞森经贸有限公司委托, 我们研制了免烧型制砖机, 它是一种液压成型机, 它的主要动力来源是液压缸。本免烧型制砖机是四柱四缸同步制砖机, 上、下横梁均采用优质钢板焊接构成, 是制作路面砖、路缘石等其它大型混凝土制品的优质设备。

1 制砖机的UG建模和虚拟装配

应用UG的建模功能, 可以快速进行概念设计和详细设计, 交互建立和编辑各种复杂的零部件模型。应用这一软件, 我们可以得到真实反映免烧砖机各部分结构以及装配关系的实体模型。在建立免烧砖机零件模型时, 可以通过对草图的拉伸、旋转建立各种扫描实体, 也可以用系统提供的特征创建各种特征体[2]。

装配是将产品的各个部件进行组织和定位操作的一个过程, 通过配对条件在部件间建立约束关系来确定部件在产品中的位置。UG软件采用虚拟装配模式, 即在装配中, 部件的三维模型是被装配引用, 而不是简单地被复制到装配图中, 其中运用引用集的思想简化了模型信息。同时以主模型为基础保持装配部件的几何相关性, 如果某部件被修改, 则引用它的装配部件会自动更新, 以反映部件的最新变化。在UG中, 可采用自顶向下、自底向上或混合装配的装配方法。这里采用自底向上的方法, 即由已建立的单个部件的三维模型逐级地进行组装, 最后组成装配件。装配好的免烧型砖机模型见图2。

装配建模里面的爆炸视图可以按照预先设定的方向和距离自动爆炸分离出装配构件, 并且爆炸视图与装配体可相互转换。爆炸视图也可以生成相应的二维工程图, 我们可方便地知道装配体的内部结构和空间投影关系[3]。

对整体机构进行爆炸具体步骤如下:

第一步, 选取爆炸图图标, 然后选择整个零件使零件先进行自动爆炸, 然后再选择编辑爆炸图标, 再一个一个输入需要爆炸的距离, 爆炸就成功了。

第二步, 将爆炸图进行渲染就可以输出图片生成的爆炸图片如图3所示。

2 运动仿真

2.1 创建运动分析方案的步骤

在进行机构运动分析时, 应将机构视为一组连接在一起的连杆的集合, 对机构的运动仿真分析就是针对假想的连杆来进行的。一般分为以下3个步骤来创建机构运动分析方案, 实现机构的运动仿真。

2.1.1 创建连杆

分析装配主模型, 将进行分析的机构的零、部件划分清楚, 同步运动的零、部件应作为一体划分到一个连杆之中, 这样将有利于以后的分析。如果将每一个零件划分为一个单独连杆也可以, 而且很方便, 但对于后续的工作将带来麻烦。

2.1.2 创建运动副

在创建运动副之前, 机构中的连杆没有任何约束, 有6个自由度, 当创建运动副后, 连杆能够被约束一个或几个运动自由度, 这样就限制了连杆间的部分相对运动, 使机构按预定的方式进行运动。UG运动分析模块提供了12种运动副类型, 能够限制不同数目和类型的自由度数。具体的运动副类型及自由度见表1。

2.1.3 定义运动驱动

在每个已经定义的运动副上, 按照表1定义运动驱动, 并在此运动副上设置驱动形式, 定义驱动函数, 使连杆能够在该驱动下进行模拟运动, 从而实现机构的运动仿真[4,5]。

2.2 利用UG实现免烧型制砖机的运动仿真

2.2.1 定义连杆、运动副及其运动驱动

(1) 定义连杆

选择图4中的压砖机的上料托板与侧缸伸出部分为L001, 选择工作台为L002, 使其固定连杆。选择上模组件为连杆L003。

选取图5中的卸料板组件为连杆L004;选取砖为组件L005;选取下模组件以及油缸65的伸出部分为L006, 因底座和支撑轴以及油缸250、油缸63没有动作, 所以其不能成为连杆。

(2) 定义运动副及其运动驱动

按照表2定义运动副及其运动驱动。在运动驱动中采用了STEP函数, 它是ADAMS运动函数形式, 具有阶梯特性。

1.工作台2.上料托板3.卸砖板部件4.油缸250及油缸63 5.上模部件6.底座7.油缸65及油缸50

2.2.2 完成运动仿真

当完成上述工作后, 打开相应的运动仿真环境, 将仿真步数设置成1200步, 时间为100s, 通过UG嵌入的ADAMS解算器计算, 最终实现免烧型制砖机的运动仿真[6]。

1.卸料托板2.砖3.侧缸

3 结 论

本设计是基于Unigraphics软件对制砖机进行三维建模及仿真, 其结果表明, 对制砖机的装配及原理仿真, 可以有效地避免此设备的系统装置在实地考核时发生重大失误, 从而简化设计过程, 缩短开发周期, 降低成本, 提高产品质量和性能。

摘要：利用当今世界先进的三维造型软件UG对制砖机进行精确三维造型并实现运动仿真, 阐述了机构运动仿真的意义, 同时指出了在UG中创建机构运动分析方案的步骤, 并按照该步骤详细地阐述了实现运动仿真的过程。再现制砖机的运动过程, 检验机构的运动结果是否与设计相一致, 以保证设计的准确性, 仿真结果显示设计是合理的, 可避免发生失误。

关键词：制砖机,动态装配,仿真,Unigraphics

参考文献

[1]朱凯, 李晓武.UG NX中文版机械设计基础教程[M].北京:人民邮电出版社, 2006.

[2]胡仁喜, 夏德伟, 曹永刚, 等.Unigraphics NX3.0中文版机械设计高级应用[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[3]洪如瑾.UG高级装配培训教程[M].北京:清华大学出版社, 2002:50-250.

[4]胡晓康.UG运动分析教程[M].北京:清华大学出版社, 2002.

[5]吴群波, 肖田元, 韩向利等.机构运动方案仿真系统的研究[J].机械设计, 2001 (6) :325.

基于UG的螺旋桨逆向建模 篇8

反求工程又称逆向工程(Reverse Engineering),是指从认识产品到再现产品,进而再创新性地开发产品的过程,是20世纪80年代末期发展起来的一项先进制造技术。传统的设计方法始于设计者的意图和对市场的分析,而逆向工程技术是综合应用现代工业设计的理论方法、生产工程学、材料学和有关专业知识,系统地分析研究已存在的产品,进而快速开发并制造具有高附加值、高技术水平的新产品。

在我国机械工业的发展进程中,不仅要积极从国外引进先进的技术和装备,而且还要善于对引进的技术进行深入研究、吸收、消化和创新。在这一方面,逆向工程可以起到重要的作用。

螺旋桨的设计中涉及螺旋桨的空气动力学分析,需要使用螺旋桨的实体模型。为了缩短设计周期,节约成本,可以采用逆向设计的方法对已有螺旋桨进行逆向分析进而建立它的实体模型和有限元模型。

2 螺旋桨的一般设计

设计螺旋桨时,通常把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论,将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加,形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。在设计中,必须使螺旋桨各剖面在升阻比较大的迎角工作,才能获得较大的拉力和较小的阻力矩,从而得到较高的效率。螺旋桨工作时,轴向速度不随半径变化,而切线速度随半径变化。因此,在接近桨尖、半径较大处气流角较小,对应桨叶角也应较小。而在接近桨根、半径较小处气流角较大,对应桨叶角也应较大。螺旋桨的桨叶角从桨尖到桨根应按一定规律逐渐加大。因此,将螺旋桨看成一个扭转了的机翼更为确切。

设计螺旋桨时,几何参数的确定是关键,包括以下几个方面。

(1)直径(D)。螺旋桨的直径是影响螺旋桨性能的重要参数之一。一般情况下,直径增大,拉力随之增大,效率随之提高。因此,在结构允许的情况下应尽量选择直径较大的螺旋桨。此外,还要考虑螺旋桨桨尖气流速度不应过大(<0.7音速),否则可能出现激波,导致效率降低。

(2)桨叶数目(B)。可以认为,螺旋桨的拉力系数和功率系数与桨叶数目成正比。超轻型飞机一般采用结构简单的双叶桨,只是在螺旋桨直径受到限制时,采用增加桨叶数目的方法使螺旋桨与发动机获得良好的配合。

(3)实度(σ)。桨叶面积与螺旋桨旋转面积(πR2)的比值。它产生的影响与桨叶数目相似。实度增加,拉力系数和功率系数也随之增大。

(4)桨叶角(β)。桨叶角随半径变化,其变化规律是影响螺旋桨工作性能的最主要因素。通常,以70%直径处桨叶角值为该桨桨叶角的名称值。螺距是桨叶角的另一种表示方法。

(5)几何螺距(H)。桨叶剖面迎角为零时,桨叶旋转一周所前进的距离为几何螺距。它反映了桨叶角的大小和螺旋桨的工作特性。桨叶各剖面的几何螺矩可能是不相等的。通常,以70%直径处的几何螺矩作名称值。国外可按照直径和螺距订购螺旋桨。例如,64/34表示该桨直径为152.4 cm (60英寸),几何螺矩为86.36 cmm (34英寸)。

(6)翼型。翼型为螺旋桨剖面型号。常使用的螺旋桨剖面型号有NACA 16、NACA66 (mod)等。表1给出了几种适用于螺旋桨常用翼型剖面的弦向厚度分布yt和拱度分布yc。

3 螺旋桨几何参数的获取

由于在技术上须保密的原因,螺旋桨厂家在提供螺旋桨时只提供最基本的几何参数:桨叶数目、直径和几何螺距[我们所用的螺旋桨直径为50.8 cm (20英寸)、几何螺距为25.4 cm(100英寸)]。

为了建立设计螺旋桨所需的详细数据,常用的方法是直接采用三维坐标仪进行测量,将螺旋桨表面的测试点的数据输入电脑,然后拟合出螺旋桨的曲面,这种方法比较有效,但必须借助专业工具三维坐标仪。对于掌握螺旋桨专业知识的研究人员来说,可以使用相对简单的标尺利用螺旋桨专业知识反求建立螺旋桨模型:①利用标尺做出螺旋桨的俯视轮廓图,然后测出采样点的平面坐标;②通过俯视轮廓图选取一系列半径采样点,然后用标尺测出各半径采样点的桨叶角;③关于螺旋桨翼型,可以对照实际螺旋桨选取常用的N 60 R翼型,其外形坐标参数见表2。有了这些数据就能基本确定螺旋桨的形状。

4 基于UG反求设计螺旋桨

反求建模是指在选定的CAD/CAM软件中,将经过处理的离散数据点拟合成曲线或曲面,曲线和曲面经过编辑之后,利用拉伸、裁剪、挖空等实体造型技术,构造出封闭、完整的实体模型。反求工程中基于UG软件的CAD模型重建的基本处理过程为:点处理—线处理面处理—体处理。

4.1 关键曲线的创建

在获取螺旋桨几何参数中获取了采样点的信息后,接下来就要构成线,其过程可以分为:①点的整理;②点连线;③曲线调整。

创建样条曲线一般可以用2种方法:①通过点生成;②由极点生成。一般用于创建样条曲线的参数包括曲线的阶次、曲线的一系列极点、定义曲线节数的参数值、定义点和拟合样条曲线的权值,定义自由形状特征可以采用点、线、片体或实体的边界和表面,是产品外形反求设计中重要的功能,过曲线、直纹、过曲线网格、扫掠选项是生成“主要片体”的主要方法。构建“过渡(Transition)片体”可以利用挢接面、二次截面、软倒圆、面倒圆和N一边曲面等选项。

将各点输入UG并通过这些点创建样条曲线得到如图1所示的样条曲线,再通过光顺处理(修改曲线的阶次、极点、曲线节数的参数值和拟合样条曲线的权值等)后,可得到如图2所示的样条曲线。

使用同样的方法建立螺旋桨翼型的样条曲线和桨叶角变化曲线,如图3所示。

4.2 实体模型的创建

将这些关键曲线建立好以后,创建后面的实体模型就比较简单了,将螺旋桨外形轮廓曲线拉伸得到螺旋桨的基本形状的实体模型,然后将翼型样条曲线沿桨叶角变化曲线扫掠得到2个曲面,用这2个曲面将刚才所建立的实体模型裁剪掉,然后将边角适当倒圆,并作整列处理后可得到我们所需的基本实体模型,如图4所示。

5 结语

在螺旋桨的逆向建模过程中,重点在于几条关键曲线的创建:一是所采用的数据的准确性,二是曲线的调整既要符合实际又要保证质量。另外,还要注意对细节的处理,例如在流体分析中对实体模型划分网格时不能有边角,所以必须保证模型没有尖角等。

摘要：文章对螺旋桨的一般设计过程和基于UG的建模功能,以及对已有的螺旋桨进行逆向建模的整个过程进行了系统介绍。

关键词：螺旋浆,UG,逆向建模

参考文献

[1]张学昌.逆向建模技术与产品创新设计[M].北京:北京大学出版社.2011.

基于UG建模模块的注塑模具设计 篇9

关键词：UG软件,注塑模具,设计

现阶段, 大多数模具设计都是利用UG建模模块来进行设计的。设计人员利用UG建模模块来构建模具模型, 并进行具体的结构设计, 通过UG建模模块进行模具设计能够直观的反映模具设计情况, UG软件使用起来较为灵活, 在模具设计中发挥中重要的作用。基于UG建模模块的注塑模具设计, 把模具设计理论知识与实际设计流程相结合, 以此研究和分析实际注塑模具设计, 并了解其具体运用效果和有效性。

1 基于UG建模模块的注塑模具设计方法

在现有的注塑模具设计中, 采用三维软件都能够直观的反映三维注塑模具设计的实际效果, 并以此为该设计的软件平台, 随着网络信息技术不断发展, 相继出现拥有很多强大功能的软件和软件模块, 提高了注塑模具设计质量和工作效率。例如, UG软件、CATLA的CCV和MTD模块等;我国模块设计技术在近年来也得到全面进步与发展, 如Z-mold软件、CAXA-IMD等。不同的应用软件的设计方法不同。

1.1 三维注塑模具设计

这种设计方法是采用通用三维软件来实现设计流程的, 利用普通三维建模的方法为不同模具部件创建三维模型, 首先从模具部件开始设计, 其次对模具装配件进行设计, 这种从下到上的设计方法有着直观的视觉效果, 采用这种方法进行模具零件设计是行之有效的。

1.2 模具设计在标准数据库下的实现方法

利用三维软件集成化的方式, 建立有标准件数据库和标准模架数据库, 实现注塑模具设计。这种方法是先从注塑模具两类零件开始, 然后采用标注数据库以及通用方法对模具零件进行设计与修改。这样能够大大减少标准数据库下的建模时间, 提高设计效率。

1.3 智能化模具设计

随着智能化、自动化技术在各个领域的应用, 智能化模具设计也得到发展和实践应用, 智能化模具设计是在标准数据库下的模具设计的基础上增加智能化模具零件设计、标准模架的自动配置以及要点结构的辅助设计、注塑零件的设计分析、模具检查以及模具工程图等功能。采用这种方法设计完成后, 充分体现其智能化的优势与特点, 模具设计完成后, 注塑部件的特征发生变更的情况下, 模具中的零件会自动发生变更。智能化模具设计集成了多种实用的模具设计功能, 不仅为模具标准数据库作技术支撑, 还可以采用知识工程技术以及之后能化辅助设计来设计出科学合理的模具。基于UG建模模块的注塑模具设计就是智能化模具设计的一种。

2 注塑模具设计的基本流程

首先利用三维软件进行建模或创建模型, 并放大和定位模型, 然后对注塑模具各个部件进行验证, 创建型腔与型芯;在标准数据库在创建标准模架并转换成各个零部件;最后根据具体的设计方法对转换成的标准部件进行设计。

三维注塑模具是利用三维软件来直观反映的, 并结合注塑模具工艺要求和结构部件创建三维模型, 通过解析和分离模型, 来创建注塑模具各个部件, 利用标准模架转换作用对各标准部件进行设计, 进而完成注塑模具设计。在注塑模具设计过程中, 最重要的创建型腔与型芯, 通过分解模型, 并利用相关软件得到模具的型腔和型芯。

3 基于UG建模模块环境下注塑模具设计的体系结构

3.1 前期工作

在UG环境下, 其为注塑模具提供了完整的三维设计方案, 以此创建UG环境下注塑模具设计制造的体系结构。在进行注塑模具设计的前期工作时, 先要进行注塑部件的三维造型, 并对各个塑件进行工艺性和流动性分析, 进而确定模具设计的总体方案。UG建模模块能够提供草图、实体模型以及曲面模型等功能, 可以辅助模具设计人员完成较为复杂地造型操作;通过UG软件相应功能, 点击菜单中指定的命令为塑件提供厚度和拔模斜度分析等功能, 帮助设计人员完成塑件工艺性分析工作, 如果分析过程中工艺性不合理, 应当对塑件的三维模型进行变更或修订;UG软件中集成了流动分析软件, 其能够有效显示型腔中料流的流动情况, 这一显示情况是建立在特定注射条件下的, 还能够显示压力、温度、气泡等分布情况, 帮助设计人员确定浇口、冷却方案及工艺参数等。

3.2 设计过程

前期工作的主要任务就是确定注塑模具的总设计方案。前期工作完成后就需要进行注塑模具结构三维设计。UG建模模块提供了完整的模具结构三维设计功能, 采用智能化模具设计的方法, 并利用智能化设计中相关的功能进行设计操作。由于智能化模具设计具备自身独特的优点, 因此, 在模具设计完成后, 当注塑模具中塑件尺寸发生改变, 其模具中其他的零部件就会自动发生变更或修订, 不需要对模具结构进行重新设计。在这一设计过程中, 利用UG装配功能, 能够利用设计方法对模具零部件进行细节部分的设计变更。

注塑模具结构三维设计完成后要对模具装配体进行分析, 利用UG提供的仿真功能分析模块, 能够实现对整体模具的干涉检查、运动与温度分析等功能。在分析过程中如果出现模具强度不够等问题时, 可以返回模具设计模块对其进行变更或修订。

3.3 后期工作

UG建模模块下, 注塑模具设计的最好环节就是生成模具工程图、电极设计、模具零件及电极的数控编程、分析UG制图模块、电极设计模块等操作流程。基于UG建模模块的注塑模具设计, 可以实现模具设计的智能化, 并生成高效、高质量的三维模具设计。这其中除了UG软件强大的共鞥和先进的设计方法外, 还包括其强大的知识工程库, 这些基础知识提高了设计人员的设计效率, 进而为模具设计提供了强有力的理论知识和实践经验, 保证了注塑模具的设计质量。

4 注塑模具设计的关键技术分析

4.1 标准数据库的开发技术

UG软件中标准数据库下的模具设计是利用数据库分解出来的标准模架与有标准件数据库进行应用开发。常用的标准数据库开发方法有以下几种。

4.1.1 EXCEl电子表格

EXCEL电子表格是对数据信息进行收集、整理以及统计, 并清晰的表达出来, 而且现代EXCEL电子表格的功能越来越强大。利用EXCEL电子表格对UG软件中标准数据库内的各个标准件的参数设计和特征进行处理, 这种方法操作简单, 而且能够形象直观的反映图形界面调入装配体的具体流程, 是创建标准数据库的通用方法。这种方法也存在一定的缺点, 就是在调用标准件时需要修改文件名并存档, 当标准间的型号确定后, 要更换型号就需要重新调入装配体。

4.1.2 关系表达式

将标准件的所有参数都利用关系表达式建立, 这种方法操作简单容易, 修改便捷。但是在装配过程中需要修改标准件的参数变量才能确定标准件的型号, 所有参数需借阅标准参数手册来确定。

4.1.3 程序设计

利用UG及C程序进行编程, 结合数据库设计技术来建立标准件数据库系统, 使其功更加强大, 可以根据客户的需求, 制定不同形式的标准件系统, 这样对标准件的调用较为方便。但是编程和建立数据库的工作量大, 而且专业技术水平要求较高。

4.2 仿真技术

模具运动仿真技术是根据模具运动的规律, 对其采用模拟方法的设计思想。该技术的具体内容是首先必须把模具的零件分为不同的运动组, 按照零部件运行行为来划分, 对于不同的运动分组提供的不同运动情况, 通过分析运动情况能够检测出模具运动物体干涉情况, 了解其干涉区域以及干涉量的大小, 设计人员就能够对模具零部件进行优化设计, 以此提高模具装配性能。

5 结语

利用UG软件的建模功能对注塑模具进行设计取得了良好的应用效果, 并发挥模具设计的实际性能, 而且设计思路清晰, 操作简单便捷, 并保证了注塑模具设计的高效性。灵活性以及高质量性。通过UG软件提供的强大功能, 使得模具设计人员能够集中精力对产品建模以及模具创新开发上, 有效地提高了模具设计工作效率, 推动模具设计不断进步与发展。

参考文献

[1]杨磊.基于CAD/CAM技术下的注塑模具设计与加工[J].科技信息, 2013 (11) .

[2]唐春华, 廖桂波.基于UG的某外壳零件注塑模具设计与应用[J].机械研究与应用, 2012 (6) .

基于UG的蜗轮壳建模方法研究 篇10

UG是集CAD/CAM/CAE于一体的3D参数化软件,Unigraphics NX系统是一款优秀的三维参数化机械产品设计平台,是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件,具有强大的建模、分析和加工功能,另外还提供了UG/Open GRIP和UG/Open API应用开发语言和UG/Open MenuScrip、UG/Open UI-Styler、User Tools等辅助开发模块。其中UG的建模技术结合了传统建模和参数化建模的特点,采用尺寸驱动技术,具有全相关的参数化功能,是一种“复合建模”工具。

1UG的建模方法

UG的建模方法通常有3种:

(1) 基于特征建模的参数化设计。特征是指有特定意义的几何形状,可以分为基本体素特征、成形特征、加工特征等。特征建模是参数化建模最常用的方法,适合于形状规则、截面简单的零件。

(2) 基于草图的参数化设计。该方法是将带有约束的草图通过拉伸、旋转、扫掠等方式生成几何体。该方法对于截面复杂的零件较为有用,但是工作量太大,一般将不易或不能运用特征的部分采用草图功能,其余采用特征建模。

(3) 基于装配的参数化设计。该方式将装配关系引入到参数化设计中来,可以解决模型某个部分无法定位的难题,同时可以进行部件的整体参数化设计。

2建模的顺序

UG特征建模是基于特征的参数化系统,它是一种复合建模工具,提供了多种建模方法。在建立零件模型时,既可以用基本体素特征如圆柱体、长方体、圆锥体等建立简单的实体,进行各种操作和编辑,也可以对曲线、草图采用扩展特征如拉伸、回转、沿导引线扫掠等建立和编辑各种实体特征,还可以采用系统提供的设计特征如孔、圆台等成形特征来创建各种特征实体。但是对于同一个零件模型来说,尽管可以采用不同的建模方法和顺序,但是不同的方法和不同的顺序其建立的模型的编辑性能是不同的。如零件模型长方体的中心有一个圆柱体,这是一个很简单的实体造型,可以采用以下几种方式建立:①先采用基本体素特征建立一个长方体,然后在其中心采用凸台特征建立圆柱体,其缺陷在于一旦长方体的参数发生改变,那么圆柱体的中心将不在长方体的中心;②先建立长方体这个基本的体素特征,然后圆柱体采用曲线绘制拉伸,这时需要将圆柱体中心建立在长方体的中心,其缺陷在于一旦长方体的参数发生改变,那么圆柱体的中心将不在长方体的中心;③建立长方体的草图曲线,即绘制矩形,将矩形的中心定义在原点(如图1所示),然后进行拉伸,最后在原点建立圆柱体,若要改变矩形的大小,只需要修改其定位尺寸即可,这样可以保持圆柱体的圆弧中心始终在长方体的中心,如图2所示。

对于一个零件模型,一般应先建立零件的毛坯,再按加工过程创建零件的孔、键槽、腔等特征,最后按照精加工过程创建圆角、螺纹、阵列等特征。各特征的建立应该与零件的加工顺序相一致,以方便后面的加工操作。

3蜗轮壳的建模

UG的建模技术完全支持自顶向下的建模方法,即先总体设计再详细设计,局部设计决策服从总体设计决策。对零件进行建模时,先要充分理解设计意图,确定建模的先后顺序,然后根据需要设计出零件的总体结构,再进行细化设计。蜗轮壳是蜗轮减速箱的一个主要零件,蜗轮减速箱减速比大,使用范围广,蜗轮壳的模型主要由底座和两个相互垂直的圆柱壳体组成。因此UG环境下蜗轮壳三维模型建立的步骤为:采用草绘建立底座和两个圆柱体;采用布尔操作建立模型实体;采用螺纹、孔等细化模型;最后隐藏草图、基准等完成蜗轮壳的整体模型设计。

3.1 草绘曲线

分析蜗轮壳的形状,确定所要建立的基本特征。选择绘图基准面,简单有效地建立草图特征。在草绘时应尽量以原点为参考尺寸点,完全约束草图,达到设计意图。由于UG支持参数化设计,因此草绘时不需要正确画出草图,可先大致画出草图,然后标注尺寸,最后修改尺寸即可。蜗轮壳的安装基准是底面,因此应先建立底面模型,在XC-YC平面上草绘矩形(见图1);然后是蜗轮壳的下圆柱壳体,在YC-ZC平面上绘制,如图3所示;最后是上圆柱壳体,在XC-YC平面上绘制4个圆。草图完成后回到建模界面,如图4所示。

3.2 构建蜗轮壳模型

蜗轮壳的底面模型是长方体,只需要将草图中的矩形拉伸即可;然后是下面的圆柱体和上面的圆柱体,都采用圆形曲线进行拉伸,最端面的那个圆柱体可以采用凸台的形式创建;最后进行布尔求和操作。根据其特点对其上的几个孔采用圆形曲线拉伸时的布尔求差操作;长方体下面的凹槽,也采用绘制草图曲线进行拉伸的求差操作完成。通过上述草图曲线创建的蜗轮壳的整体模型,只要修改草图曲线的尺寸,就可以实现真正的参数化。

3.3 简单孔、螺纹孔等细化操作

在构建好的蜗轮壳模型上进行成形特征的操作,底座上的4个孔、圆柱体表面的螺纹孔都可以采用阵列操作完成。最后是模型的边倒圆和面倒圆操作。

经过上述操作后,最终得到蜗轮壳的3D模型,隐藏草图和基准后的实体模型如图5所示。用以上方法建成的三维模型通过修改草图尺寸,生成的模型可以自动更新,而且可以直接导入到CAM中进行数控加工,从而将CAD与CAM集成起来。

4结论

本文在研究UG建模方法和顺序的基础上以蜗轮壳的建模为例,采用草图参数化设计的方法,以加工顺序为建模顺序,实现了模型的参数化设计,设计人员只需要修改草图参数,就可以实现蜗轮壳整体模型的修改和更新。本文中,综合运用了成形特征操作、布尔操作、阵列、倒圆面等命令,探讨了模型建立的方法,由于采用的是以加工顺序为建模顺序的方法,故所建立的模型可以引入到加工模块中,真正实现了CAD/CAM的集成。

摘要：介绍了在UG平台上创建零部件模型的方法和建模顺序。采用参数化建模的方法,以加工顺序为建模顺序,完成了蜗轮壳实体造型。通过改变草图的参数,生成的模型可以自动更新,实现了建立模型的真正参数化。

关键词：UG,蜗轮壳,参数化建模

参考文献

[1]李丽华,赵娟.UG NX6.0入门与提高[M].北京:电子工业出版社,2010.

[2]马秋成,肖良红.UG建模方法的探讨[J].机械设计与研究,2002(1):40-41.